Αρχές σχεδίασης μικρών υδροηλεκτρικών μονάδων

Χαλακατεβάκη, Μαρία; Chalakatevaki, Maria

dc.contributor.author	Χαλακατεβάκη, Μαρία	el
dc.contributor.author	Chalakatevaki, Maria	en
dc.date.accessioned	2020-12-04T16:53:37Z
dc.date.available	2020-12-04T16:53:37Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52270
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19968
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Μικρά υδροηλεκτρικά έργα	el
dc.subject	Υδροηλεκτρική ενέργεια	el
dc.subject	Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας	el
dc.subject	Μελέτη σκοπιμότητας	el
dc.subject	Ανάλυση ευαισθησίας	el
dc.subject	Small hydroelectric power plants	en
dc.subject	Hydroelectric energy	en
dc.subject	Renewable energy resources	en
dc.subject	Feasibility analysis	en
dc.subject	Sensitivity analysis	en
dc.title	Αρχές σχεδίασης μικρών υδροηλεκτρικών μονάδων	el
dc.title	Design of small hydroelectric power plants	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Παραγωγή και διαχείριση ενέργειας	el
heal.classification	Energy production and management	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-22
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αφορά τη σχεδίαση μικρής υδροηλεκτρικής μονάδας συμπεριλαμβάνοντας τα στοιχεία έργων πολιτικού, υδραυλικού, μηχανολόγου και ηλεκτρολόγου μηχανικού, διενεργώντας οικονομοτεχνική μελέτη σκοπιμότητας και βιωσιμότητας και ανάλυση ευαισθησίας. Αρχικά πραγματοποιείται μία σύντομη εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με έμφαση στα υδροηλεκτρικά έργα περιγράφοντας τις διάφορες επιμέρους κατηγορίες έργων. Στη συνέχεια αναλύεται η σχεδίαση ενός υδροηλεκτρικού έργου ξεκινώντας από την υδρολογική ανάλυση, δηλαδή μία σύντομη αναφορά στις υδρολογικές έννοιες, οι οποίες αφορούν άμεσα τη διαστασιολόγηση των υδροηλεκτρικών έργων, και τη διαμόρφωση ενός μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού, που περιλαμβάνει θεωρητική περιγραφή των κύριων συνιστωσών του, ενεργειακή ανάλυση, γενικές παρατηρήσεις σχετικά με τη διαμόρφωση και περιπτώσεις διαμόρφωσης διάφορων τύπων υδροστροβίλων. Παράλληλα εντοπίζονται και διαφοροποιήσεις με τις πρακτικές που εφαρμόζονται στα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα. Ακολούθως περιγράφονται τα έργα του πολιτικού μηχανικού, όπως είναι τα φράγματα, οι ταμιευτήρες, οι υπερχειλιστές, τα έργα υδροληψίας, τα έργα του μηχανολόγου μηχανικού, που σχετίζονται με τη λειτουργία, τη διαμόρφωση και την τυποποίηση των υδροστροβίλων, τα έργα του ηλεκτρολόγου μηχανικού, που αφορούν τις γεννήτριες, τους μετασχηματιστές, το διακοπτικό υλικό, τους αυτοματισμούς ελέγχου, καθώς και τους τρόπους διασύνδεσης του υδροηλεκτρικού σταθμού με σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόσθετα αναλύονται οι αρνητικές και θετικές επιπτώσεις των υδροηλεκτρικών σταθμών στο περιβάλλον, τόσο κατά τη φάση κατασκευής τους, όσο και κατά τη διάρκεια λειτουργίας τους. Έπειτα πραγματοποιείται η οικονομοτεχνική ανάλυση μικρών υδροηλεκτρικών μονάδων, όπου αναφέρονται τα βασικά στοιχεία της οικονομικής ανάλυσης, τα κριτήρια οικονομικής βιωσιμότητας, ο υπολογισμός των συνιστωσών του κόστους κατασκευής και των εσόδων των μικρών υδροηλεκτρικών έργων, καθώς και οι φάσεις μελέτης της υδροηλεκτρικής μονάδας, οι διαδικασίες που απαιτούνται για την αδειοδότηση, το νομικό καθεστώς που ισχύει και τα βήματα που ακολουθούνται για την τεχνικο-οικονομική επιλογή της υδροηλεκτρικής μονάδας. Στη συνέχεια αναπτύσσεται πρότυπος κώδικας επιλογής / διαμόρφωσης μικρού υδροηλεκτρικού έργου με δεδομένη τη χρονολογική καμπύλη ύδατος, τη διάφορα υδατόπτωσης, το μήκος του αγωγού και τα βασικά χαρακτηριστικά του υδροηλεκτρικού έργου επιλέγοντας τον καταλληλότερο στρόβιλο, γεννήτρια, μετασχηματιστή κτλ. με δεδομένο κόστος πώλησης ενέργειας, δηλαδή η διαδικασία της αναγνωριστικής μελέτης ενός έργου για να διαπιστωθεί κατά πόσο αξίζει να επενδύσει κάποιος στο συγκεκριμένο έργο. Πραγματοποιείται επίσης ανάλυση ευαισθησίας ως προς την τιμή της παροχής του υδατορέματος, την τιμή πώλησης της ενέργειας, και το επιτόκιο δανεισμού ώστε να ελεγχθεί πώς επηρεάζονται ο Βαθμός Ενεργειακής Αξιοποίησης, ο χρόνος αποπληρωμής, το ολικό κέρδος από την επένδυση, και ο εσωτερικός βαθμός απόδοσης. Τέλος ολοκληρώνεται η παρούσα διπλωματική με τα συμπεράσματα και τις περιοχές για περαιτέρω έρευνα.	el
heal.abstract	The scope of this thesis is the design of a small hydroelectric power plant taking into account features of civil, hydraulic, mechanical and electrical engineering, while conducting economic and technical feasibility and sensitivity analysis. Initially, a small introduction on the different electrical systems and the renewable energy sources, with a focus on hydropower, is presented. Next, there is an analysis of the design of a hydroelectric scheme, starting from the hydrologic analysis with a brief reference on some basic hydrologic terms that are highly relevant for the design of hydropower dams and the installation of hydroelectric plants, their basic features, energy analysis, general remarks and different types of water turbines. In addition, a comparison with the larger-scale hydroelectric dams is presented. Furthermore, there is a comprehensive description of the civil engineering works, such as dams, basins, spillways, water outlets, the mechanical engineering works that are focused on the operation, design and standardisation of water turbines, the electrical engineering works, such as generators, converters, circuit breakers, control automation, as well as the interconnection options between the hydroelectric plant and the power transmission network. Besides, there is a discussion on the positive and negative effects of hydro plants during their installation and operation phases. Moreover, a technical and financial analysis is presented with the basic economic analysis tools, the economic viability criteria, the different financial components for the installation and construction of the power plant and the revenue streams of a small hydroelectric scheme. The different stages of design studies, the procedures for licencing, the legal and statutory regimes and the steps for the selection of the appropriate hydroelectric unit are also described. Further, a series of comprehensive MATLAB scripts are developed and presented for the design of small hydroelectric power plants given the water inflow time-series, the headwater level difference, the length of the pipe and the basic features of such a scheme. The most suitable hydro turbines, generators, converters, etc are selected considering the selling price of power produced based on the preliminary analysis of the value and viability of such an investment. Also, a sensitivity analysis regarding the river flow discharge, the selling price of energy and the interest rate is conducted in order to study the influence on the level of energy utilisation, the payback time, the total profit and the internal rate of return. Finally, the present study is concluded with a few final remarks on this piece of research and suggestions for future research.	en
heal.advisorName	Τσεκούρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τσεκούρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	267 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false